智能变电站二次设备整合方案研究

智能变电站二次设备整合方案研究

刘星君

国网山西省电力公司临汾供电公司 山西临汾 041000

摘要：在我国电力事业快速发展的背景下，智能变电站逐渐成为其发展的主要趋势。现阶段电力事业的发展中，智能变电站已经是智能电网的重要组成部分，具有设备信息数字化、功能集成化和结构紧凑化的特点。二次设备的集成可以整合优化资源，减少设备的数量，降低能耗，推动智能电网的建设。对现有的智能变电站的二次设备按照具体的要求进行整合是今后电力事业发展的必然趋势。本文简单阐述智能变电站时二次设备的技术方面的要求，分析讨论变电站过程层、间隔层以及站控层的集成方案，提出变电站二次设备集成时应注意哪些方面的问题，为未来的智能变电站的发展建设提供些许参考。

关键词：智能变电站；二次设备集成；方案；讨论

随着国家电网智能化的规划方案，全面建设智能化变电站已经成为其主要目标。智能变电站以高度的网络信息平台为信息传输的基础，将信息数字化、平台网络化、信息共享标准化作为其基本的要求，以求实现智能设备各项功能的有效的集成。

目前的变电站二次设备主要采用分层的结构方式进行配置，面向间隔，其功能也相对独立，这种模式和配置的可靠性很高，整个系统的扩展性和维护性较好，但部分硬件的配置重复，信息的共享不够完善，缺乏一定的协调性和设备功能的优化，其运行的成本较高。基于这样的背景，对变电站二次设备集成方案进行分析探讨有非常重要的有意义。

1智能变电站二次设备集成整合概述

随着智能变电站工程的不断建设以及智能变电站的大量运营，二次设备的整体性能不断得到改善，推动了其集成方案的发展。

1)智能变电站一次设备与二次设备的集成整合状况

在电力行业，传统的变电设备主要由高压设备和二次设备构成，高压设备包括变压器、气体绝缘开关互感器、断路器等设备。二次设备主要包括保护装置、测控、计量、检测装置等设备。这些二次设备分散在变电站中，与一次设备具有明显的区别。智能变电站中的一次设备和二次设备的信息建模及信息交流需要在同一的框架下进行，对智能变电站二次设备的集成整合就显得非常重要。

2)二次设备集成整合分类

二次设备的集成分为同类集成和横向整合，同类集成时同一类的设备中几个不同电器支路对应的测试控制装置的集成。二横向整合则是指具有不同功能设备之间的有效集成整合。

2二次设备集成分析讨论

1)过程层设备的集成

过程层设备一般是指一次设备，其数据的测量和开关状态信息的采集需要数字化的传输。合并单元和智能终端是数字化接口的设备，承担电压采样以及开关控制等功能。在网络采样的方式下，过程层的采样网与跳闸网是共网的模式。在合并单元和智能终端设备的大量使用下，设备的整体性能逐渐趋于稳定，两者的集成服务于同一过程层中，可以减少设备数量，降低变电站的成本。

对合并单元和智能集成终端的集成有具体的两种方案，一种是将其安装在同一各机箱中，这样的方案投资少，变动也相对较小，节省空间的前提下也能提高经济效益。除此之外的另一种是从两者的功能上进行有效的集成整合，对不同的功能进行改进，将资源统一规划，实资源的内部共享，提高变电站的智能化水平。

2)间隔层设备的集成

保护和测控装置是间隔层的主要设备，除此之外，还有向量测量单元、电能质量检测和稳定性控制设备等。在具体的电力系统，对间隔层的设备使用较为广泛，积累了较多的经验，对间隔层设备的集成方案也相对较多。

(1)体化装置是基于安全可靠的原则而应用的，为了减少设备的数量，通常情况下采用保护测控一体化装置保证其经济效益。针对电压等级较高的线路间隔，其保护装置相当复杂，那么，使用保护测控一体化装置的变电站并不多。

(2)集中式的保护装置通过网络采样能实现整个变电站的信息共享，通过网络跳闸实现对多间隔的保护功能。国家电网对继电保护提出了具体的要求，给集中式的保护装置带了极大的影响。集中式保护装置能减少变电站的设备数量，节约减少成本，考虑到安全的原则，集中式的保护装置非常值得在推广应用。

(3)集成测试控制装置是基于变电站保护和测控各自分开配置存在大量设备闲置的设备才采用集成的测试控制装置。由于测控装置的实时性要求较低，考虑以母线为间隔，将接入统一母线的多有装置进行集成真核，从而组成一套完整的装置设备来测试、监控有关数据。另外，为了实现该装置的可靠想，可以采用冗余的方式来完成集成方案，使整个二次设备的集成有一定的成效性。

(4)智能组建设计现在的二次设备的所有功能，当前的保护装置、测控装置都可以称之为智能组件，将智能组件融入一次设备中，其二次设备的集成就要涉及过程层、间隔层的有效集成。

(5)故障泵波装置和网络分析仪集成装置同样属于间隔设备，在变电站运行中属于选配的装置，它可以将采样的数据进行网络化的传输，减少设备的数量，提高运行的效率。故障录波装置的重要性大于网络分析仪，故障录波起保护的作用，而网络分析仪则应用在自动化方面，两者的集成会给后续的管理带来混乱，因此，不建议采用这样的集成方式。

3)站控层的设备集成

站控层的设备包括监控主机、数据服务器、计划管理终端等设备，也是一体化监控系统的组成部分。对这样的设备进行集成整合，可以减少站控成设备的数量，优化数据信息，提高监视和管理水平。

3间隔层装置全下放方案的研究

35kV电压等级继续沿用间隔层装置下放开关柜的方案，但应进一步优化整合二次功能。110kV电压等级可借鉴35kV的做法，在优化整合的基础上，将间隔层装置布置在GIS汇控柜内。220kV电压等级情况比较复杂，但总体思路也是首先将二次功能优化整合，在此基础之上将间隔内的二次装置布置在GIS汇控柜内，对于跨间隔的装置(如母差等)，可在GIS旁就地设置二次屏柜布置。

这种间隔层装置全下放的设计方案和现行的智能变电站二次方案相比，有着较多的技术优势：(1)在变电站三层两网结构中，数据传输需要带宽最大的是过程层设备和间隔层设备之间，通信可靠性要求最高的也是过程层设备和间隔层设备之间。因此，将间隔层设备下放，缩短间隔层和过程层之间的通信距离，对于任何组网方式或者通信方式，都可有效减少光缆、线缆的用量，提高系统可靠性。(2)间隔层装置下放，过程层功能可不再依靠独立装置来实现，这样可简化二次设备的配置，减少二次设备数量，提高可靠性，节约变电站的投资。以一个典型的110kV线路间隔为例，采用间隔层装置下放，可减少合并单元1台、智能终端1台，过程层交换机约1台，设备投资估算每间隔可减少10~12万元。如果是220kV间隔，设备投资可减少更多，建议立项做定量经济分析。(3)间隔层装置下放并采用少量短电缆，使得取消过程层通信网络成为可能，这样可有效避免过程层通信的可靠性、实时性、数据同步等技术难题，使得智能变电站更易于推广建设。(4)间隔层装置下放，可以优化变电站的设备布置，减少电、光缆数量，并使得取消继保室成为可能，有利于城市变电站节约土地和空间资源的占用。

结语

智能变电站二次设备的功能在不断改进，在我国电站发展中，完善智能变电站的建设及管理。间隔层装置全下放方案具有节约设备、节约投资、成熟可靠、便于推广等优点，建议结合户内变电站工程进行试点建设。

参考文献

[1]沈长德.智能变电站二次设备整合及间隔层全下放方案探究[J].城乡建设,2012(36).

[2]汪年斌，刘芹，分析智能变电站二次设备整合及间隔层全下放方案[J].中国科技博览,2014(14):68-68.

[3]江浩然.220kV献县东智能变电站二次设备优化整合方案研究[D].